Termotecnia y Mecánica de Fluidos (DMN) Mecánica de Fluidos y Termodinámica (ITN) TD. T7.- Psicrometría

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María Soledad Botella Montes
hace 6 años
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1 Termotecnia y ecánica de Fluidos (DN ecánica de Fluidos y Termodinámica (ITN TD. T7.- Psicrometría Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. l alumno le pueden servir como guía para recopilar información (libros, y elaborar sus propios apuntes Departamento: rea: Ingeniería Eléctrica y Energética áquinas y otores Térmicos CRLOS J RENEDO renedoc@unican.es Despachos: ETSN 236 / ETSIIT S Tlfn: ETSN / ETSIIT T7.- PSICROETRI 1.- Introducción 2.- Psicrometría 3.- El diagrama psicrométrico 4.- Transformaciones psicrométricas 1.- Introducción El aire es un gas que envuelve la Tierra, está compuesto de una mezcla de varios gases, prácticamente siempre en la misma proporción Componente Símb. % Vol % Peso Nitrógeno N 2 78,08 75,518 Oxígeno O 2 20,94 23,128 rgón r 0,0934 1,287 Dióxido de Carbono CO 2 0, ,46 Otros 0,0145 0,0178 T = 0 ºC, p = 760 mm Hg 2

2 T7.- PSICROETRI 2.- Psicrometría (I El aire que nos rodea es "aire húmedo", contiene vapor de agua La psicrometría estudia las propiedades de la mezcla aire-vapor Dentro de las propiedades del aire se habla de las propiedades del aire seco (as, del vapor de agua (va, y de la mezcla: el aire húmedo (ah Las propiedades del aire seco: El volumen: 3 R V m as = kg.as El calor específico; f(t, p, a 760 mm.hg: kcal La entalpía: h = 0,24 ( T T as a as [ 29,27 m / K] T[ K] p kg as 2 [ kg / m ] c p as Si se referencia a 0ºC y 760 mm.hg siendo T la temperatura de bulbo seco en ºC kcal = 0,24 kg K h as kcal = 0,24 T kg 3 T7.- PSICROETRI 2.- Psicrometría (II Las propiedades del vapor de agua: El volumen: El calor específico: La entalpía: 3 R V m va = kg.va h va = c p va va [ 47,1m / K] T[ K] p va kcal = 0,46 kg K kcal ( ,46 T w Las propiedades de la mezcla: kg 2 [ kg / m ] w la humedad específica del aire (kg va / kg as 595 el calor latente de evaporación [kcal/kg] El volumen: V = V = V ah as va La presión total: La entalpía: h ah p = p + p ah = h as + h as va va = (0,24 T + kcal [( ,46 T w] kg 4

3 T7.- PSICROETRI 2.- Psicrometría (III ire saturado: p v = p sat (T Temperatura de rocío: T p actual = p sat Humedad específica (x: es la cantidad de vapor de agua por masa de aire, [kg vapor agua / kg aire seco] pv x = 0,622 p p v Humedad relativa (ϕ, HR: la relación entre p v y p sat en % p ϕ = HR = p v vs 100 Saturación adiabática: aporte de agua hasta la sat. en una cámara térmicamente aislada Temperatura de bulbo húmedo: es la T sat adiabática h s = h0 + (w s w 0 h 1 h 1 (la del agua de aporte 5 T7.- PSICROETRI 2.- Psicrometría (IV Temperatura de bulbo seco, T BS (T aire Temperatura de bulbo húmedo, T BH (T agua T BS T BH T BS = T BH aire saturado (T BS T BH T BS > T BH aire no saturado ire (T BS T BH en tablas HR Si (T BS >>> T BH HR baja Si (T BS T BH HR alta gasa humedecida 6

4 T7.- PSICROETRI 3.- El diagrama psicrométrico (I Es el empleado para resolver los problemas del aire húmedo Hay que considerar la presión (altitud Existen diferentes tipos 7 T7.- PSICROETRI 3.- El diagrama psicrométrico (II ϕ cte h cte T h cte T h = T s V cte h cte T h cte 8

5 T7.- PSICROETRI 3.- El diagrama psicrométrico (III Lectura de un punto 9 T7.- PSICROETRI Propiedades del aire húmedo a nivel del mar si su Ts es 30ºC y Th 23ºC 10

6 T7.- PSICROETRI Propiedades del aire húmedo a nivel del mar si su Ts es 5ºC y Ø 85% 11 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (I ezcla adiabática de dos masas de aire ( y B con distinta humedad la mezcla ( situada en la recta que une los dos puntos B G es la masa de aire (kg w humedad específica G + G B = G G w +G B w B G h +G B h B = G w = G h 12

7 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (I ezcla de dos masas de aire ( y B con distinta humedad la mezcla ( situada en la recta que une los dos puntos G + G B = G G w +G B w B = G w B G es la masa de aire (kg w humedad específica G h +G B h B = G h G G Gw + GBwB + GB = G (w w = GB(w wb w Gh + GBhB + GB = G (h h = GB(h hb h G G B G G B h = h w = w h h B w w T T B T 13T B T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (II Calentamiento sensible, no varia W (paso por una batería caliente, resistencia eléctrica Enfriamiento sensible, sin deshumidificación (batería fría a T bat > T r Q calor aportado (kcal / h Q = 0,24 aire (T F T Q = aire (h h F F F (T bat > T r 14

8 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (III Enfriamiento con deshumidificación (paso por una batería T bat < Tr Enfriamiento sensible hasta sat ( B sigue por sat hasta T bat (T C Teórico F (T bat < T r 15 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (IV Enfriamiento con deshumidificación F Sólo una parte del aire entra en contacto con la batería ( C Otra parte del aire bypasa (; [Factor de Bypass (FB] ezcla de la corriente de aire tratada (C y no tratada ( D (T bat < T r Q sustraido = aire (h h D Q sensible = 0,24 aire (T T D Q sustraido = Q sensible + Q latente Q latente = 0,595 aire (w w D FB = aire no tratada aire total T T D T T C C nºfilas letas Separación entre filas Separación entre aletas Real 16

9 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (V gua Enfriamiento y humidificación Pasando aire por pulverizadores de agua recirculada en una cámara térmicamente aislada Se realiza a Th cte h cte Tela mojada C T C = T h del aire y de equilibrio agua Eficiencia de sat T TB E = T T C 17 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (VI Paso del aire por una cortina de agua (I; múltiples posibilidades f(ts, Th, Tag 1. Tag > Ts, pulverizando agua caliente, o inyectando vapor de agua el aire se calienta y se humecta, por lo que su h aumenta 2. Tag = Ts, el aire se humecta aumentando su h 3. Tag < Ts, Tag > Th, el aire se enfría y se humecta, pero gana h 4. Tag = Th, el aire se enfría y se humecta, con h cte (saturación adiabática 5. Tag < Th, Tag > Tr, el aire se enfría y se humecta, pero perdiendo h 6. Tag = Tr, el aire se enfría sin cambio en su humedad, pierde h 7. Tag < Tr, el aire se enfría perdiendo humedad, por lo que pierde h 18

10 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (VII Paso del aire por una cortina de agua (II 1. Tag > Ts 2. Tag = Ts 3. Tag < Ts, Tag > Th 4. Tag = Th 5. Tag < Th, Tag > Tr 6. Tag = Tr 7. Tag < Tr 19 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (VIII Calentamiento con deshumidificación; pasando el aire por un material absorbente sólido, el aire se calienta h crece porque el absorbente libera algo del calor de condensación al aire 20

11 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (IX En las transformaciones con sólo una corriente de aire El FCS: porcentaje de calor sensible sobre el calor total Una escala en la dcha del diagrama, referida a Ts 24ºC y 50% HR La recta de maniobra en un semicírculo en la parte superior del diagrama, relaciona el porcentaje de calor sensible como la humedad aportada al aire 21 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (X Control de T y HR en verano (enfriamiento con deshumidificación y postcalentamiento C D (T bat < T r Teórico D` (sin control de humedad D Gran gasto energético Q C = m as (h h C Ref. Q CD = m as (h D h C Cal. h, h C,y h D las del aire húmedo Q D` = m as (h h D` Ref. 22

12 T7.- PSICROETRI 4.- Las transformaciones psicrométricas (XI Torre de refrigeración El aire se atura adiabáticamente ire saturado (frío y húmedo irwet gua caliente gc ire seco irdry m s (w irw w ird = m gc -m gf Q g = Q ir m s c ps ΔT ir = m g c pg ΔT g gf gua enfriada 23 T7.- PSICROETRI ezcla a nivel del mar de m 3 /h de aire con Ts de 22ºC y φ 60%, y m 3 /h con Ts de 32ºC y φ 70% 24

13 T7.- PSICROETRI ezcla a nivel del mar de m 3 /h de aire con Ts de 32ºC y φ 90%, y m 3 /h con Ts de 0ºC y φ 80% 25 T7.- PSICROETRI Pasar una corriente de aire de Ts de 25ºC y φ 60% por una batería fría a 10ºC y factor de bypass de 10% 26

14 T7.- PSICROETRI Donde se deben encontrar las condiciones de impulsión de aire en un local cuyas condiciones sean de Ts de 23ºC y φ de 60% si su carga sensible es 21 kw siendo la total de 30 kw 27 T7.- PSICROETRI Calcular las condiciones del aire a la salida de una resistencia eléctrica de 15 kw, cuando se pasan kg as por hora a Ts de 10ºC y 6ºC de Th 28

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